数控技术毕业设计.docx
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数控技术毕业设计
吉林工业职业技术学院
学生毕业设计（论文）报告
系别：
化工机械系
专业：
数控技术
班号：
学生姓名：
学生学号：
设计（论文）题目：
传动轴数控加工工艺设计
指导教师：
邵永录
设计地点：
吉林工业职业技术学院
起迄日期：
2013.4.24～2013.5.8
毕业设计（论文）任务书
专业数控技术班级3101姓名
一、课题名称：
传动轴加工工艺设计
二、主要技术指标：
1大批量生产
2Ф60和Ф32轴段公差等级较高分别要达到6级和7级公差。
3Ф32Ф60轴段表面粗糙度要求较高要达到1.6。
4Ф60的轴心线相对于Ф32的轴心线的同轴度公差为Ф0.03。
三、工作内容和要求：
1零件图分析
2结构与工艺分析
3数控加工工艺过程卡片和工序卡片
4零件图一张轴的三维造型
四、主要参考文献：
[1]李志华主编.数控加工工艺与装备[M].第一版本.出版地：
清华大学出版社，2006
[2]孙学强主编.机械加工技术[M].第一版本.出版地：
机械工业出版社，2007
[3]赵长旭主编.数控加工工艺西安[M].第一版本.出版地：
电子科技大学出版社，2009
[4]宋书善主编.数控加工工艺[M].第一版本.出版地：
电子科大出版社,2008
[5]王凡主编.实用机械制造工艺设计手册[M].第一版本.出版地：
机械工业出版社,2008
[6]邱坤主编.MasterCAM数控自动编程[M].第一版本.出版地：
中国林业出版社,2007
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
传动轴加工工艺设计
一、选题的背景和意义：
背景：
传动轴是汽车制造行业的基础件，广泛应用于车辆加工领域，而且对加工
精度，并对效率和柔性提出了越来越高的要求。
专用汽车传动轴主要用在油罐车，加油车，洒水车，吸污车，吸粪车，消防车，高压清洗车，道路清障车，高空作业车，垃圾车等车型上。
意义：
传动轴的特点是：
1.保证所连接两轴能均匀运转。
由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；
2.传动效率要高，结构简单，制造方便，使用寿命长，维修容易。
对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴（有一定的夹角）是不等速旋转的，为此必须采用双万向节（或多万向节）传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。
在设计时应尽量减小万向节的夹角；
3.保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。
二、课题研究的主要内容：
1传动轴加工的生产工艺，机械加工过程卡，工装，设计（技术参数）
2传动轴的材料选择，加工机床型号，齿轮结构，功能分析。
三、主要研究（设计）方法论述：
思路：
1）、根据工件图样，分析工件的结构和尺寸以及技术要求，制定加工工艺。
2）、在审图过程中若发现需要改进的结构可适当修改。
3）、通过工件的结构和尺寸确定选用的机床型号。
4）、选择制作该工件选用的刀具。
5）、编写机床操作程序。
方法：
1）适当运用萃智理论解决在设计过程中遇到的难题。
将研究的课题在时间上进行分离，检验。
2）可以参考有关资料文献。
3）适当与老师进行交流，把知识融会贯通。
四、设计（论文）进度安排：
时间（迄止日期）
工作内容
4月24日
撰写开题报告
4月26日
查阅资料，了解齿轮轴的有关发展及在现代工业中的作用。
4月27日
调查取证，通过查找资料确定研究对象，并补充完整图纸。
4月29日
开始毕业设计正文的设计。
确定章节，研究结构，草列提纲。
4月29日
前言，摘要，传动轴的发展史及在现代工业，国内外制造业中的背景及意义。
4月30日
传动轴的设计图纸。
5月2日
传动轴的机械加工过程卡片，工序卡片的制造。
5月4日
传动轴的知识介绍，加工方法，以及加工工艺。
5月6日
传动轴的的寿命及齿轮技术参数和计算知识。
5月7日
结束语答谢词
5月8日
初稿结束。
5月10日
第二次定稿
月
五、指导教师意见：
指导教师签名：
年月日
六、系部意见：
系主任签名：
年月日
传动轴的加工工艺设计
摘要
本设计对象为传动轴的数控加工工艺。
它的主要内容是：
工艺设计的准备阶段。
零件的结构性、工艺性分析。
零件加工内容分析与工序安排。
加工工艺装备的选择（如机床、刀具、量具、夹具等）。
工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算。
编制工序卡片、过程卡片和数控加工程序。
此设计的成果是：
通过将近20天的努力，做出了输出轴的数控加工工艺设计。
在此阶段，我还可以温故前面所学，将原先学得很分散的东西做一个整合。
如机械制图，机械设计，机械制造，编程等。
我想通过这次做毕业设计，必可将我的独立思考能力达到一个质的飞跃。
此设计的特点是：
1.它比较贴近我们平时所学2.它是典型的轴类零件数控加工工艺设计。
关键词：
数控加工工艺输出轴
前言
制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。
数控加工又是其核心技术，它的出现及所带来的巨大效益，以引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。
当今社会数控加工又很常见。
可以加工盘、盖，、箱体和轴类等零件。
输出轴是机械行业很常见的车削类零件。
所以我做的输出轴的数控加工工艺设计就是其中的一个体现。
下面的图0-1即为输出轴图纸。
为了从视觉上更形象的识图，图0-2即为输出轴的三维造型图。
第一章零件图样分析
1.1零件精度及加工内容分析：
1）Ф32f7Ra1.6两处，Ф50n7Ra1.6一处,属于较高精度要求。
2）轴段Ф50n7相对于基准A的同轴度公差为Ф0.03位置精度相对要求较高。
3）槽，倒角C2和螺纹（M22X1.5-6g）属于一般要求，加工时需在半精车时完成。
4）盲孔Ф7深3，通孔Ф7和键槽（表面粗糙度要求为Ra3.2）及四个小头平面（表面粗糙度要求为Ra3.2），属于一般精度要求。
它需在精加工以后上数控铣床进行加工。
5）输出轴精度总体要求较高，加工时注意刀具和切削三要素的选择。
1.2零件的形状分析：
此传动轴有两个Ф32轴段，中间为Ф50轴段。
所以它属于阶梯轴，中间有台阶。
有常规性的铣键槽铣扁，打孔，以及切槽车螺纹。
另外此轴在位置度要求方面是：
轴段Ф50n7相对于基准A的同轴度公差为Ф0.03。
其他无特殊要求，故加工加工时按一般轴类零件加工就可以了。
1.3零件完整性、合理性分析：
1）图样中构成轮廓的几何元素完整、充分；
2）所有加工内容明确无误；
3）各加工内容计算坐标点有依据，坐标计算或转换较方便二、零件的工艺性分析
二．零件的工艺分析
2.1安装与定位方式分析：
定位基准：
为了设计、工艺与编程计算的基准统一（+重合），这样有利于提编程时数值计算的简便性和精确性，确定棒料的轴线，在轴两端打中心孔，以两端中心孔替代理想中心线作定位进行加工。
装夹方式：
左端采用三爪自定心卡盘夹紧，右端采用顶尖顶紧的装夹方式。
2.2确定加工顺序及进给路线
加工按照由粗到精，由远及近的原则确定。
即先从右到左进行粗车，然后从右到左进行半精车和精车。
粗加工时要内角倒钝和倒角，在半精车后完成进行键槽和平面及再次倒角的加工。
然后再进行精加工。
此输出轴的具体加工步骤大体如下：
1.粗车φ22、φ27、φ32、φ50外圆。
2.半精车φ27、φ32、φ50外圆和切槽车螺纹3.精车φ32，φ50外圆4.铣键槽，铣平面，最后钻φ7深3的盲孔和φ7通孔。
2.3零件的毛坯选择：
因为:
1）批量生产。
2）需要较小的余量与之匹配。
3）常用材料45钢，能符合一般性能要求。
所以：
1）选用45圆钢（棒料）。
2）下料尺寸：
φ55×200。
三、零件的机床、夹具、刀具、量具以及切削用量的选择
3.1机床的选择
1）半精车、精车选CK320K数控车床。
因为半精车和精车时余量已经比较小，且精度要求比较高，综合以上因素所以半精加工精加工选用CK320K数控车床
2）铣削选XK5025B立式车铣中心。
因为铣削时有键槽、孔、小头平面，加工部位比较多所以铣削时选用XK5025B立式车铣中心。
3）机床具体选择见表3-1
表3-1机床的选择
序号
机床名称
加工内容
型号
规格
参数
1
数控车床
粗车、半精车、精车Ф32Ф50外圆和车M22X1.5-6g的螺纹
CK320K
Φ320×300
见表一
2
数控铣床
铣宽φ14的键槽、铣φ7深3的盲孔和φ7的通孔、铣四个小头平面
XK5025B
500×280×100
见表二
表一
型号
CK320A
最大工作回转直径
320mm
刀架上最大回转直径
150mm
最大加工长度
300mm
自动刀架工位数
4或排刀
主轴转速范围
300-3000r/min变频调速
主轴通孔
φ32
主轴内孔锥度
MT6#
尾座套筒锥度
MT3#
尾座套筒行程
100mm
导轨硬度
HRC52
主电机功率
3KW
驱动电机
伺服X-4NZ-6N步进X-8NZ-6NZ-12N
快速移动速度
伺服X-8m/minZ-8m/min
步进X-6m/minZ-6m/min
刀架重复定位精度
≤0.005mm
X轴重复定位精度
≤0.010mm
Z轴重复定位精度
≤0.010mm
自动润油间歇时间
12min/time
外形尺寸
1500×820×1380
机床重量
1000KG
表二
主要教技术参数
单位
XK5328B
工作台台面尺寸
mm
280×1270
工作台纵向行程X轴
mm
750
横向行程Y轴
mm
380
套筒行程Z轴
mm
127
工作台升降行程（自动）
mm
440
工作台T型槽数
3
工作台T型槽宽度和槽间距离
mm
16×63
主轴孔锥度
R8or（7∶24№30）
主轴转速范围
r/min
80-5440
进给电机最大静转矩X、Y
N·m
16
进给电机最大静转矩Z
N·m
12
进给速度范围X、Y
mm/min
5-1000
进给速度范围Z
mm/min
5-400
快速移动速度X、Y
mm/min
3000
快速移动速度Z
mm
1500
主轴中心线距立柱距离
mm
主轴端面到工作台距离
mm
工作台承重
Kg
250
精度分辨率
mm
0.004
精度定位精度
mm
0.025/300
精度重复定位精度
mm
0.015
主电机功率
3HP
机床外形尺寸
mm
1610×1600×2200
包装箱尺寸
mm
1700×1614×2300
3.2夹具的选择
装夹方式：
确定零件轴线为定位基准。
加工外轮廓时为保证一安装加工出全部外轮廓，需用三爪卡盘夹住左端，右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。
上铣床时用V型块定位。
表3-2工装（夹具）的选择
序号
零件名称
输出轴
工序
选用机床
夹具名称
1
粗加工φ32φ50外圆
CA6136普通车床
三爪卡盘顶针
2
半精加工φ32φ50外圆和M22X1.5-6g螺纹
CK320K数控车床
3
精加工φ32φ50外圆
4
铣宽φ14-0.018-0.061的键槽
XK5025B立式车铣中心
V型块分度头等
5
铣φ7深3的盲孔和φ7通孔
6
铣四个小头平面
3.3刀具的选择
轴类零件加工的内容主要是车削为主，且都须粗、精加工分开，中间还有半精加工工序。
因此，加工中选用的刀具根据加工内容的不同，则用不同要求的刀具，一般在粗加工中注重刀具的效率性能，而精加工更强调刀具的精度能力。
首先了解加工内容、加工顺序及加工内容的精度要求，然后选择加工必要的刀具。
这里将φ32φ50外圆同时进行精加工，要注意的是需用左右偏刀。
刀具的具体选择见表3-3。
表3-3刀具的选择
序号
加工内容及精度要求
加工方法与刀具选择
加工方法
刀具内容
刀具名称
规格
刀具号
1
端面和倒角
车
45°车刀
16
T01
2
中心孔
钻
φ2的中心钻
A-2
T02
3
2×φ32-0.025-0.050的外圆Ra1.6
粗车
90°车刀
20
T03
半精车
93°车刀
22
T04
精车
左右偏刀
22
T05
4
φ50+0.033+0.017的外圆Ra1.6
粗车
90°车刀
20
T03
半精车
93°车刀
22
T04
精车
左右偏刀
22
T05
5
M22X1.5-6g螺纹
车削
螺纹车刀
T06
6
宽φ14-0.018-0.061的键槽
铣键槽
键槽铣刀
A-5
T07
小头平面
端铣
端铣刀
A-50
T08
φ7的盲孔和通孔
钻孔
φ7的钻头
φ7
T09
3.4量具的选择
检验是一个零件的内、外径尺寸精度是否符合图纸要求，首先应选择合理的量具。
所谓的合理是指所选的量具能真实、正确、有效地测量出零件的尺寸精度。
通常选择量具依据为：
1.被测量零件的部位和项目。
如有测量零件孔径的尺寸，就应该选择游标卡尺、内径千分尺或内径百分表。
2.被测量零件的精度（公称尺寸和公差）。
在选择量具时，首先应先看零件尺寸精度，公差较小时，应选择千分尺;公差较大时，为测量方便、快速可选择游标卡尺。
3.测量的经济性。
选择合理的量具其中一条就是要考虑测量的经济性。
同样一个尺寸有时可以选择不同的量具来实现。
表3-4量具的选择
序号
加工内容及精度要求
量具名称
规格
精度
1
φ32-0.025-0.050和φ50+0.033+0.017
的外园Ra1.6
外径千分尺
50－75mm/
25－50mm
0.001mm
游标卡尺
0-200mm
0.02mm
表面粗糙度仪
2
M22X1.5-6g的螺纹
螺纹通止规
3
宽φ14-0.018-0.061的键槽
内径千分尺
0－25mm
0.001mm
深度千分尺
0－25mm
0.001mm
4
φ7深3的盲孔和φ7通孔/四个小头平面
游标卡尺
0-200mm
0.02mm
3.5切削用量的选择
在加工工序中需要给定切削用量（背吃到刀量，主轴转速和进给量），所以在工艺处理中必须确定数控加工的切削用量。
在选定刀具耐用度的情况下，根据数控机床使用说明书，被加工材料类型（是铸铁，钢材还是有色金属等），加工要求（粗加工，半精加工还是精加工）以及其他工艺要求，并结合实际经验来确定切削用量。
同时，切削用量的选取还应考虑机床的动态刚度，为了适应数控机床的动态特性，应取较高的切削速度和较小的进给量。
切削用量选择的原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥机床性能，最大限度提高生产效率，降低成本。
切削用量的具体选择见表3-4。
切削速度Vc换算成转速的公式如下：
n=1000Vc/3.14d（r/min）
式中，d—切削表面直径（mm）;
Vc—切削速度m/min。
表3-4切削用量选择
序号
工序内容
切削三要素
背吃刀量（mm）
进给量
（mm/r）
切削速度
（m/min）
1
粗车φ22，φ27，φ32外圆
2.5
0.4
108
2
粗车φ32，φ50外圆
2.5
0.4
108
3
半精车φ32外圆
0.5
0.2
132
4
车螺纹
80
5
半精车φ27，φ32，φ50外圆
0.5
0.2
132
7
精车φ32，φ50外圆
0.2
0.1
150
6
精车φ32外圆
0.2
0.1
150
8
.铣键槽
2.75
0.3
120
9
铣平面
2.5
0.3
120
10
钻φ7深3的盲孔和φ7通孔
7
0.15
16
四、编制输出轴的数控加工过程卡和数控加工工序卡
4.1编制输出轴的机械加工过程卡片
数控加工工艺过程卡片是以工序为单位说明零件机械加工过程的一种工艺文件。
它概略了加工过程的全貌，是制定其他工艺文件的基础。
此种卡片对各工序的规定及说明不够具体，所以在成批生产和大量生产时一般不能知道工人操作，而多作为生产管理数控加工使用，需编制数控加工工序卡，对操作者进行指导。
但在单件小批量生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，可用它直接指导生产，指导工人操作。
这里针对本例输出轴进行数控加工工艺过程卡片编制和编制数控加工工序卡，附表1是输出轴数控加工工艺过程卡。
4.2编制机械加工工序卡片
数控加工工序卡片是用来指导生产的一种详细的工艺文件。
它详细地说明了该工序中的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求、所用设备和工艺装备等。
一般都有工序简图，注明该工序的加工表面和应达到的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度值。
附表2所示是输出轴数控加工工序卡片。
4.3编制程序
使用FANUC系统
O0001
G54G98G21
M03S1500
T0101
G0X60.0Z5.0
G71u1.5R1.0
G71P070Q170u0.5w0.5F150
G00X0.0
G1Z0.0F100
X28.0
X32.0Z-2.0
Z-35.0
X46.0
X50.0Z-98.0
M30
O0002
G54G98G21
T0202M03S1000
GOX60.0Z5.0
G71u1.5R1.0
G71P070Q170u0.5w0.5F150
G0X0.0
G1Z0.0F100
X18.0
X21.8Z-2.0
X-37.0
X31.0
Z-55.0
X32.0Z-97.0
G2X38.0Z-100.0R3.0
G1X46.0
X50.0Z-102.0
G0X100.0Z100.0
T0303M03S1500
G0X60.0Z60.0
G75R0.5
G75X18.5Z-35.0P0Q0F20
G0X100.0Z100.0
T0404M03S600
G0X30.0Z4.0F1.5
G92X21.5Z-33.0
X20.7
X20.1
X19.8
X19.7
X19.6
X19.5
X19.5
X19.5
G0X100.0Z100.0
M30
结论
该设计对轴零件的技术要求、零件的材料与毛坯形式进行了简单介绍，叙述了该类零件加工质量对机器的精度、性能和寿命直接影响。
较详细地介绍了轴的主要加工内容——车削加工，同时陈述了该类零件的加工方法因零件规格、结构、材质、生产批量等不同而不同的原因，并就该零件加工的工艺特点进行了阐述，并分析了制定该零件加工工艺规程的方法和步骤。
该零件与大多数轴零件的工艺设计有共通之处，都需要车端面、车外圆、切槽、车螺纹等工艺。
该零件无论是在形状还是尺寸精度或形位精度上都算较简单的一种，但它也有独特之处就是精加工时需用左右偏刀，但该零件的形状是阶梯型，加工中也有铣键槽、铣扁等。
可以按一般轴类零件加工进行加工的。
答谢词
在此次毕业设计的制作过程中，首先我得感谢各位任课老师的指导。
首先得感谢我的指导老师邵永录，感谢他陪伴我们走过了这段艰辛历程。
对于邵老师提出的每一个细节和问题我都认真更改，力求做到更加完美。
同时在一个就是在毕业设计的过程中我个人感受也颇深。
1、很多专业知识记得不牢固，学的不扎实。
经过这次毕业课程设计，把很多知识融会贯通。
2、我觉得我的毅力又得到了进一步提高，培养了自己不怕苦，不怕烦，严谨扎实的生活态度。
最后我要感谢学校三年来对我的培训，不管怎么样，我成长了，在各个方面都得到了提高。
我会把学校学到的知识在实习以及今后工作学习中加以结合。
我相信只有通过自己的努力才能感受到会当凌绝顶，一览众山小的唯美。
我会记住自己的梦踏长风破万里浪，直挂云帆驰骋梦想！
参考文献
[1]李志华主编.数控加工工艺与装备[M].第一版本.出版地：
清华大学出版2006
[2]孙学强主编.机械加工技术[M].第一版本.出版地：
机械工业出版社，2007
[3]赵长旭主编.数控加工工艺西安[M].第一版本.出版地：
电子科技大学出版社，2009
[4]宋书善主编.数控加工工艺[M].第一版本.出版地：
电子科大出版社,2008
[5]王凡主编.实用机械制造工艺设计手册[M].第一版本.出版地：
机械工业出版社,2008
[6]邱坤主编.MasterCAM数控自动编程[M].第一版本.出版地：
中国林业出版社,2007
毕业设计（论文）成绩评定表
一、指导教师评分表（总分为70分）
序号
考核项目
满分
评分
1
工作态度与纪律
2
调研论证
3
外文翻译
4
设计（论文）报告文字质量
5
技术水平与实际能力
6
基础理论、专业知识与成果价值
7
思想与方法创新
合计
指导教师综合评语：
指导教师签名：
年月日
二、答辩小组评分表（总分为30分）
序号
考核项目
满分
评分
1
技术水平与实际能力
2
基础理论、专业知识与成果价值
3
设计思想与实验方法创新
4
设计（论文）报告内容的讲述
5
回答问题的正确性
合计
答辩小组评价意见（建议等第）：
答辩小组组长教师签名：
年月日
三、系答辩委员会审定表
1．审定意见
2．审定成绩（等第）________系主任签字：
年月日
附表1-1
数控加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
输出轴
共
2
页
第
1
页
材料牌号
45钢
毛坯种类
圆钢
毛坯外形尺寸
φ55×200
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工名
序称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
卡片
工时
夹具
量具
工序
协作
检验
准终
单件
0
落料
圆钢φ55×200
检
10
粗车一
1.车右端面，打中心孔
机加
CA613
升级会员 